2019版高考生物一輪復習 第十一單元 第1講 基因工程練習 新人教版.doc

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第1講 基因工程 [課時作業(yè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　單獨成冊　方便使用 1．(2018河北衡水調(diào)研)請回答利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育轉(zhuǎn)基因植物的相關問題： (1)培育轉(zhuǎn)基因植物過程的核心步驟是__________，其目的是使目的基因在受體細胞中__________，并且可以通過復制遺傳給下一代，同時，使目的基因表達和發(fā)揮作用。 (2)構(gòu)建基因表達載體時，可利用DNA連接酶連接被限制酶切開的__________鍵?；虮磉_載體的組成部分包括啟動子、終止子、目的基因、__________、復制原點等。 (3)組成基因表達載體的單體是__________?；虮磉_載體中的啟動子是__________識別和結(jié)合的部位，這種結(jié)合完成后才能驅(qū)動目的基因通過__________(填過程)合成mRNA。 (4)用兩種限制酶XbaⅠ和SacⅠ(兩種酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，獲得含目的基因的片段。若利用該片段構(gòu)建基因表達載體，應選用的Ti質(zhì)粒是如圖中的__________。 注：圖中箭頭所指的位置是限制酶識別和切割的位點 解析：(1)基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達載體，目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并可以通過復制遺傳給下一代，同時使目的基因表達和發(fā)揮作用。(2)限制酶切開磷酸二酯鍵，DNA連接酶連接形成磷酸二酯鍵，基因表達載體包括啟動子、終止子、目的基因、標記基因和復制原點。(3)基因表達載體的單體是脫氧核苷酸，啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，結(jié)合后啟動基因的轉(zhuǎn)錄。(4)目的基因兩端需要用限制酶XbaⅠ和SacⅠ切割，且目的基因必須連接到TDNA中，故甲符合要求。 答案：(1)構(gòu)建基因表達載體　穩(wěn)定存在　(2)磷酸二酯　標記基因　(3)脫氧核苷酸　RNA聚合酶　轉(zhuǎn)錄　(4)甲 2．閱讀如下資料： 資料甲：科學家將牛生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級小鼠”；科學家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。 資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造，使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。 資料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個雌性個體，科學家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi)，成功產(chǎn)出兔甲的后代，證實了同一物種的胚胎可在不同個體的體內(nèi)發(fā)育。 回答下列問題： (1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用________________法。構(gòu)建基因表達載體常用的工具酶是________________和________________。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)資料乙中的技術屬于________________工程的范疇，該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對________進行改造，或制造一種________的技術。在該實例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的________序列發(fā)生了改變。 (3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到________種的、生理狀態(tài)相同的另一個雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成新個體的技術。在資料丙的實例中，兔甲稱為________體，兔乙稱為________體。 解析：(1)將目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ蔑@微注射法；構(gòu)建基因表達載體需要限制性核酸內(nèi)切酶對目的基因所在的DNA和載體進行切割，還需要DNA連接酶將目的基因與載體結(jié)合；農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上，故可用農(nóng)桿菌感染植物，將目的基因?qū)胫参锛毎?2)資料乙中的技術屬于蛋白質(zhì)工程的范疇，通過改造基因，對T4溶菌酶這種蛋白質(zhì)進行了改造，使組成該酶的氨基酸序列發(fā)生了改變，從而提高了T4溶菌酶的耐熱性。(3)由于同一物種的生理特性相同，因此進行胚胎移植時，受體與供體物種相同，易于成功；兔甲是提供胚胎的個體，稱為供體，兔乙是接受胚胎的個體，稱為受體。 答案：(1)顯微注射　限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶　農(nóng)桿菌可感染植物，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中 (2)蛋白質(zhì)　現(xiàn)有的蛋白質(zhì)　新蛋白質(zhì)　氨基酸　(3)同　供　受 3．鐮刀型細胞貧血癥是一種單基因遺傳病，患者的血紅蛋白分子β肽鏈第6位氨基酸——谷氨酸被纈氨酸代替，導致功能異常?；卮鹣铝袉栴}： (1)異常血紅蛋白的氨基酸序列改變的根本原因是編碼血紅蛋白基因的__________序列發(fā)生改變。 (2)將正常的血紅蛋白基因?qū)牖颊叩墓撬柙煅杉毎?，可以合成正常的血紅蛋白達到治療的目的。此操作__________(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質(zhì)工程，理由是該操作________________________________________________________________________。 (3)用基因工程方法制備血紅蛋白時，可先提取早期紅細胞中的__________，以其作為模板，在__________酶的作用下反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。cDNA與載體需在__________酶的作用下，拼接構(gòu)建基因表達載體，導入受體菌后進行表達。 (4)檢測受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取__________，用相應的抗體進行__________雜交，若出現(xiàn)雜交帶，則表明該受體菌已合成血紅蛋白。 解析：(1)基因是具有遺傳效應的DNA片段，遺傳信息儲存在基因堿基對的排列順序中。(2)蛋白質(zhì)工程是指通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求，故題中所述不屬于蛋白質(zhì)工程。(3)利用反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因時，需先提取mRNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。cDNA與載體需要在限制酶和DNA連接酶的作用下拼接構(gòu)建基因表達載體，才可導入受體菌。(4)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，需要從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交。 答案：(1)堿基對 (2)不屬于　沒有對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造 (3)mRNA　逆轉(zhuǎn)錄　限制酶和DNA連接 (4)蛋白質(zhì)　抗原—抗體 4．(2018山東淄博模擬)利用生物工程技術可從轉(zhuǎn)基因奶山羊乳汁中分離獲得人凝血因子Ⅳ，用于血友病的治療。請回答下列問題： (1)根據(jù)凝血因子Ⅳ基因上游和下游的堿基序列，可用__________技術獲取并擴增基因。構(gòu)建該基因表達載體時，所用到的工具酶是____________________________________， 該基因表達載體中，凝血因子Ⅳ基因的上游和下游分別是 ________________________________________________________________________。 (2)將目的基因表達載體導入奶山羊受精卵的常用方法是__________。受體細胞選用受精卵的優(yōu)點是細胞大易操作、營養(yǎng)物質(zhì)含量高和___________________________________。 (3)在體外胚胎培養(yǎng)時，應選用囊胚的__________進行DNA分析，用于選擇雌性胚胎。此期的胚胎也適于胚胎分割移植，此技術的優(yōu)點是________________________________________________________________________。 (4)人凝血因子Ⅳ是一種胞外酶，該蛋白的加工是在__________等細胞器上進行的。人凝血因子Ⅳ只在乳腺細胞合成的原因是________________________________________。 解析：(1)可利用PCR技術擴增目的基因；構(gòu)建該基因表達載體時，通常用同種限制酶切割含有目的基因的DNA和運載體，再用DNA連接酶將目的基因與切開的運載體連接起來，因此所用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。凝血因子Ⅳ基因為目的基因，在基因表達載體中，啟動子位于目的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端。(2)顯微注射技術是將目的基因?qū)雱游锛毎某Ｓ梅椒?；受精卵作為受體細胞的優(yōu)點是細胞全能性高，細胞大易操作、營養(yǎng)物質(zhì)含量高等。(3)在體外胚胎培養(yǎng)時，可選取囊胚的滋養(yǎng)層細胞做DNA分析性別鑒定。胚胎分割有利于提高胚胎的利用率，胚胎移植可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。(4)分泌蛋白是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細胞器上進行加工的；基因的選擇性表達使人凝血因子Ⅳ只在乳腺細胞合成。 答案：(1)PCR　限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶　啟動子和終止子　(2)顯微注射法　細胞全能性高　(3)滋養(yǎng)層細胞　充分發(fā)揮雌性動物的繁殖潛力(或快速大量繁殖)　(4)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體　基因的選擇性表達 5．(2018廣西桂林調(diào)研)將外源基因整合到葉綠體基因組中并成功表達，這就是葉綠體轉(zhuǎn)基因技術，該技術能有效改良植物的品質(zhì)，請回答下列問題： (1)若要在短時間內(nèi)大量擴增外源基因，可采用PCR技術，該技術利用了__________的原理。 (2)對大多數(shù)高等植物而言，與傳統(tǒng)的細胞核轉(zhuǎn)基因相比，葉綠體轉(zhuǎn)基因更穩(wěn)定，因其不會隨__________(填“花粉”或“卵細胞”)傳給后代，從而保持了__________(填“父本”或“母本”)的遺傳特性。 (3)利用________________處理植物體細胞可得到原生質(zhì)體，再通過__________法將目的基因?qū)朐|(zhì)體，當原生質(zhì)體再長出______時，便可通過植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)出相應的轉(zhuǎn)基因幼苗。 (4)一個完整的基因表達載體應該包括啟動子、________________等，啟動子位于基因的首端，它是__________________________，有它才能啟動基因轉(zhuǎn)錄。 解析：(1)PCR技術的原理是DNA雙鏈復制。(2)葉綠體基因只能隨母本產(chǎn)生的卵細胞遺傳，不能隨花粉遺傳給后代，從而保持了母本的遺傳特性。(3)根據(jù)酶的專一性，用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞的細胞壁，受體細胞為植物細胞時，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法或基因槍法將目的基因?qū)胧荏w細胞。(4)一個完整的基因表達載體包括啟動子、終止子、目的基因、標記基因和復制原點，啟動子是RNA聚合酶結(jié)合和識別的部位。 答案：(1)DNA雙鏈復制　(2)花粉　母本　(3)纖維素酶和果膠酶　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化(或基因槍)　細胞壁　(4)目的基因、標記基因、終止子　RNA聚合酶結(jié)合和識別的部位 6．家蠶細胞具有高效表達目的基因的能力，科研人員將人的干擾素基因?qū)爰倚Q細胞并進行大規(guī)模培養(yǎng)，可以提取干擾素用于制藥。 (1)某限制酶能專一性地識別DNA上GAATTC序列，并在特定位點切割某化學鍵，該化學鍵的名稱是__________。 (2)人的干擾素基因一般來自cDNA文庫，其屬于__________(填“基因組”或“部分基因”)文庫。 (3)基因工程操作過程的核心步驟是_______________________________________。 啟動子位于基因的__________，是__________識別和結(jié)合的部位。 (4)將目的基因?qū)爰倚Q細胞的常用方法是___________________________________。 目的基因?qū)胧荏w細胞后，首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物________________，這是目的基因能否在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵。 (5)通過PCR技術可大量獲取目的基因，PCR技術的原理是__________。 解析：(1)限制酶可識別和切割DNA片段中特定的磷酸二酯鍵。(2)cDNA是利用mRNA反轉(zhuǎn)錄得到的，只含有該生物的部分基因。(3)啟動子位于目的基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。(4)將目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ玫姆椒ㄊ秋@微注射法，目的基因能否在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵是轉(zhuǎn)基因生物的(染色體)DNA是否插入了目的基因。(5)PCR技術利用了體內(nèi)DNA復制的原理大量擴增目的基因。 答案：(1)磷酸二酯鍵　(2)部分基因　(3)基因表達載體的構(gòu)建　首端　RNA聚合酶　(4)顯微注射法　(染色體)DNA是否插入了目的基因　(5)DNA復制 7．科學家通過利用PCR定點突變技術改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題： (1)PCR過程所依據(jù)的原理是__________，利用PCR技術擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成__________；擴增過程需要加入__________酶。 (2)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是________________。目的基因能在不同生物體內(nèi)正常表達原來的蛋白質(zhì)，說明整個生物界__________。 (3)可利用定點突變的DNA構(gòu)建基因表達載體。常用__________將基因表達載體導入植物細胞，還需用到植物細胞工程中的__________技術，來最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。 解析：(1)PCR依據(jù)的原理是DNA雙鏈復制原理，要依據(jù)目的基因兩端已知的脫氧核苷酸序列合成引物，擴增過程需要加入耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，能驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細胞內(nèi)表達合成出相同的蛋白質(zhì)。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達載體導入受體細胞，借助于植物組織培養(yǎng)技術，獲得轉(zhuǎn)基因植物。 答案：(1)DNA雙鏈復制　引物　耐高溫的DNA聚合(或Taq)　(2)RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mRNA　共用一套密碼子　(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　植物組織培養(yǎng) 8．通過基因工程的方法，科學家采用花粉管通道法將毒蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株并獲得成功表達。棉鈴蟲吃了這種轉(zhuǎn)基因棉花的植株后就會死亡?；ǚ酃芡ǖ婪ㄊ侵咐弥参锘ǚ勖劝l(fā)時形成的花粉管通道將毒蛋白基因送入胚囊，進而導入尚不具備細胞壁的合子或早期胚體細胞中，借助天然的種胚系統(tǒng)，形成含有目的基因的種胚。請回答下列問題： (1)基因工程中常用的“剪刀”是指__________；常用的“針線”是指__________。 (2)利用花粉管通道法將毒蛋白基因?qū)朊藁毎?，此過程是基因工程操作步驟中的第三步，即__________，又稱為__________。獲取目的基因時，如果基因比較小，__________已知，則可以通過DNA合成儀用化學方法直接合成。 (3)該目的基因在導入受體細胞前需要與載體結(jié)合，目前經(jīng)常使用的載體是__________，重組的該結(jié)構(gòu)除了目的基因之外，還有__________、__________、__________和復制原點等結(jié)構(gòu)。這是基因工程操作步驟中的第二步，該步驟是基因工程的__________。 (4)基因工程操作的第四步是目的基因的檢測與鑒定，其中分子水平的檢測又分三步：首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，采用的技術是__________；其次還要檢測__________，方法同樣是采用分子雜交技術；最后檢測__________，方法是__________雜交技術。 (5)為了使毒蛋白只出現(xiàn)在棉花葉肉細胞中，在進行基因工程第二步時應該加上__________等調(diào)控組件。 解析：(1)基因工程中常用的“剪刀”是指限制酶；常用的“針線”是指DNA連接酶，連接目的基因和運載體形成重組DNA。(2)基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲??；②基因表達載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)胧荏w細胞；④目的基因的檢測與鑒定。其中目的基因?qū)胧荏w細胞屬于第三步，即轉(zhuǎn)化過程；在獲取目的基因時，如果目的基因比較小，核苷酸序列又已知，則可以通過DNA合成儀人工合成。(3)基因工程中最常用的運載體是質(zhì)粒，可以將目的基因?qū)胧荏w細胞。構(gòu)建基因表達載體是基因工程的核心步驟，該表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。(4)DNA上是否插入了目的基因的檢測方法是DNA分子雜交技術；目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA的檢測方法是分子雜交技術；目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)的檢測方法是抗原—抗體雜交技術。(5)為了使毒蛋白只出現(xiàn)在棉花葉肉細胞中，應在目的基因前加上葉肉蛋白基因啟動子，構(gòu)建成基因表達載體。 答案：(1)限制酶　DNA連接酶　(2)將目的基因?qū)胧荏w細胞　轉(zhuǎn)化　核苷酸序列　(3)質(zhì)?！幼印〗K止子　標記基因　核心　(4)DNA分子雜交技術　目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA　目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)　抗原—抗體　(5)葉肉蛋白基因啟動子 9．回答以下有關基因工程的知識： (1)獲取目的基因時，可從基因文庫中直接提取，而基因文庫包括________和________，其中要用到反轉(zhuǎn)錄技術的是________。 (2)構(gòu)建基因表達載體時，用限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒載體可產(chǎn)生“”的片段，該限制酶識別的核苷酸序列是__________________，用限制酶Ⅱ切割含有目的基因的DNA，兩種酶切割DNA產(chǎn)生的末端能拼接在一起，則限制酶Ⅱ必須具有________的特點。 (3)將目的基因?qū)胧荏w細胞時，如果受體細胞是水稻(單子葉植物)細胞，則常用的方法是______________；如果受體細胞是大腸桿菌，則需要用鈣離子處理，處理后的細胞具有______________的特點。 (4)檢測與鑒定目的基因時，檢測目的基因在真核細胞中能否穩(wěn)定遺傳的關鍵是______________。鑒定目的基因是否成功表達，除了分子水平檢測外，還可以從________水平進行鑒定。 解析：cDNA文庫中的DNA是由mRNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶催化合成的；一個完整的基因表達載體包括啟動子、終止子、標記基因、目的基因和復制原點等；將目的基因?qū)雴巫尤~植物細胞內(nèi)常用的方法是基因槍法。 答案：(1)基因組文庫　部分基因文庫(如cDNA文庫)　cDNA文庫 (2)　切割產(chǎn)生的DNA片段末端與限制酶Ⅰ切割產(chǎn)生的相同 (3)基因槍法　容易從周圍環(huán)境吸收DNA分子 (4)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體上是否插入了目的基因　(生物)個體